1、 1 / 8 V2500A5发动机“VSV DUAL TRACK CHECK FAULT”故障分析 文/刘涛 （机务部） 2 / 8 VSV（Variable Stator Vane ) 可调静子叶片是现代航空发动机广泛采用的高压压气机防喘装置之一，其原理是通过改变VSV的角度，保证发动机在不同的功率状态下，压气机前级气流以最佳的角度进入后级，从而防止喘振(Surge) ，即气流在叶背产生分离造成气路堵塞、气流不畅，表现为发动机声音沉闷、参数异常，严重的话会激发叶片颤振而断裂，导致发动机失速、超温等严重后果。 V2500A5发动机高压压气机有包括IGV(Inlet Guide Vane)、V3
2、、V4、V5 共四级可调静子叶片。本文旨在通过对近期本公司发生的多起“VSV DUAL OR SINGLE TRACK CHECK FAULT”（VSV双通道或单通道轨迹检查故障）进行分析，希望能对维护和飞行人员有所帮助。 一、故障现象描述 2005年1月31日，某A319飞机执行丽江-成都航班，丽江起飞后不久，ECAM出现警告信息“ENG 1 FADEC”、“ENG 1 COMPRESSOR VANE”和故障信息“CHA VSV/ACT/HC/EEC1” ， “CHB VSV/ACT/HC/EEC1”，持续数秒钟后全部消失，在成都落地后ECAM故障信息“CHA VSV/ACT/HC/EEC1
3、”，“CHB VSV/ACT/HC/EEC1”再次出现。 2005年6月28日，某A319飞机执行丽江-成都航班，丽江起飞后不久，ECAM 出现警告信息“ENG 1/2 FADEC”、“ENG 1/2 COMPRESSOR VANE”和故障信息“CHA VSV/ACT/HC/EEC1/2”，“CHB VSV/ACT/HC/EEC1/2”，持续数秒钟后全部消失，在成都落地后ECAM3 / 8 故障信息“CHA VSV/ACT/HC/EEC1/2”，“CHB VSV/ACT/HC/EEC1/2”再次出现。 以上列举故障，均有共同的特点，即起飞机场海拔高度较高、警告及故障信息出现都是在起飞后期当机组
4、将油门杆从“TO GA”向“CL”收回时、ECAM信息短时间内消失、发动机为新发使用时间不长、ECAM信息在09段再次出现。 由于此故障为1类故障，伴随着ECAM警告的同时，会出现提示机组关断受影响发动机主开关的操作提示，给飞行员的判断和正常操作带来干扰，特别是在飞机着陆后 09 段， ECAM 信息再次出现，让人误以为此故障又一次被探测到。而在故障排除方面，若维护人员和机组之间的交流不清楚，按照排故手册（TSM）去做就会要求完成一系列的程序，如用TRI-FLOW润滑VSV机构、检测VSV机构摩擦力、地面进行发动机高功率试车、甚至更换VSV动作筒等。 通过多次实际操作发现，维护人员虽然按程序完
5、成了一系列的检查排故工作，在没有发现任何异常的情况下，飞机投入航班飞行几天后，该故障有可能再次出现。 二、故障分析 VSV叶片的转动，是由VSV动作筒操纵一个曲柄连杆机构，再由各级的连杆分别带动各级的同步环转动而实现。 VSV 动作筒由 EEC（发动机电子控制）控制和监控，使用从FMU（燃油计量组件）过来的一定压力的燃油作为工作介质。EEC接收发动机的转速、压力、温度等信号，指令VSV动作筒转动VSV叶片，同时通过动作筒反馈信号4 / 8 监控叶片位置，如EEC通道A或（和）B发现其位置与要求位置不符合，将触发ECAM故障信息“CHA VSV/ACT/HC/EEC1/2”或（和）“CHB VS
6、V/ACT/HC/EEC1/2”，若A和B通道都触发，则ECAM警告信息“ENG 1/2 COMPRESSOR VANE”将出现。如果信息出现的时间较短，由于是CLASS 1（1 类）故障，则在飞机着陆后09段，ECAM信息会再次出现以提醒维护人员注意。 VSV/A FMU EEC 图一、VSV控制原理图 指令信号 反馈信号 FUEL 5 / 8 VSV动作筒要转动VSV叶片，就必须克服来自叶片方面的阻力，这些阻力包括曲柄连杆机构的摩擦阻力、同步环及叶片转轴摩擦阻力、VSV叶片叶身上产生的气动阻力，而动作筒的力量，由FMU过来的燃油压力决定，它会随着发动机转速的变化而波动。 由于发动机比较新，
7、VSV系统及曲柄连杆机构摩擦阻力相对使用过一段时间的发动机较大，加之高原机场受场压的影响，特别是发动机状态从“TO GA”变化到“CL”时， VSV叶片本身所承受的气动力也很大， VSV 动作筒要克服这些阻力以及叶片所承受的气动力转动同步环就需要较大的作用力。而此时， 由于发动机状态从“高功率”向“低功率”转换， 燃油压力有一个“急”降，从FMU过来的油压就会出现瞬时的欠缺，导致动作筒力量不够，VSV叶片转动出现短暂的停滞，由于叶片角度与需要的角度存在差异，从而触发ECAM警告和故障信息。当发动机状态迅速稳定后，燃油压力回升、VSV叶片上承受的气动力下降，动作筒转动VSV叶片到规定的位置， E
8、CAM警告和故障信息随之消失。 下图所示分别为当油门杆从“起飞”拉回到“爬升”时，VSV角度、N2、TLA对照情况及动作筒需要的力量和实际力量之间的差异情况： 6 / 8 020406080100255256257258259260 261262263264265266 267268269270271272 273274275Time frame (approx 1sec)Delayed VSV response with overshoot.N2 VSV角度 油门杆角度TLA 图二 图三、VSV动作筒实际与要求力量存在差异 动作筒力量 出现短暂差异 VSV动作筒实际产生的力量 VSV动作筒设
9、计要求的力量 7 / 8 三、故障处置 由此可见，由于使用少于1500循环的新发动机其VSV机构内部摩擦阻力较大，VSV双通道或单通道轨迹检查故障的出现极有可能发生在这些发动机上。根据空客技术跟踪（TFU）75.32.00.049及IAE最新描述，满足下列条件的情况下不需要采取任何措施： 1）使用少于1500循环的新发动机 2）起飞机场温度按海平面30，高度每增加1000FT可递减2 3）ECAM信息开始出现在06段，当油门杆从“TO GA”拉回到“CL”位 4） ECAM信息出现不超过60秒 5） ECAM信息在09段再次出现 6）发动机没有喘振、超温，各参数正常，且双发比较没有明显差异 I
10、AE公司目前已经注意到了这一故障情况，并计划在下一版EEC软件（SCN19版）中修改VSV控制逻辑，从而大大消除这一故障发生的可能。 对于机务维护人员而言，当机组报告上述故障时，为避免不必要的飞行中断和维修负担，首先应看是否满足以上条件，有些条件可从航后报告（PFR）上得出；有些条件需仔细询问机组。 根据现有的资料及空客和 IAE 的解释，以上条件任何一条不满足，都应严格按排故手册（TSM）进行排故，所以必须加以区分。通常情况下要求地面试大车以验证故障是否仍然存在，建议试车前先进行VSV系统TRI-FLOW润滑。 8 / 8 机组方面需要注意的是向机务人员准确描述故障发生时的飞行状态，即故障是否出现在起飞后当将油门杆从起飞拉回到爬升时，ECAM 信息持续时间是否少于 60 秒。由于这是发动机油门杆变换（TRANSIENT）过程中出现的调节问题，建议机组在收油门杆从起飞拉回到爬升时，尽量缓慢平稳。当ECAM信息一旦出现，这时候应避免再移动油门杆，防止VSV叶片命令值和实际值不一致的状况加巨，若在自动油门状态出现这一故障，应将油门杆移动到指令位置，使VSV 叶片命令值和实际值尽快匹配。此时，机组须注意 ECAM 上是否出现发动机失速STALL警告、观察参数是否正常、发动机运转声音有无异常，如果ECAM出现失速STALL警告，应考虑关车的可能性。
